基于LFM模型的高动态弱GPS信号载波捕获

根据极大似然估计理论,通过载波频率和频率变化率分段对消、快速傅里叶变换(FFT)结果选大估计载波频率和频率变化率,实现载波信号捕获,建立了高动态全球定位系统(GPS)载波的线性调频(LFM)信号模型,并给出了算法的具体实现。详细分析了该算法中检测统计量的分布特性,推导了恒虚警准则下的检测门限,并讨论了其中关键参数的设计。仿真结果表明,该算法可以实现对18 dBHz的GPS高动态信号的载波捕获。     

一种简单快速的GPS信号捕获方法

结合一般的GPS信号捕获算法,提出了一种更为简单快速的GPS信号捕获方法。此方法在1023个码片时间约1ms,可以完成一颗卫星在一个多普勒频移下的全码捕获检测。 FPGA仿真表明,与传统的捕获方法相比,所提方法减少了资源消耗与时间消耗,同时保证了 能在一个C/A码周期内获取一个多普勒频移下的C/A码相位,捕获更简单快速。     

低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获算法

针对卫星移动通信低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获提出了一种新的算法即基于搜索空间压缩的谱线循环平移算法。首先,介绍了现有的载波频偏捕获技术,分析其不能适应快变多普勒频偏条件的原因;其次,分析了多普勒变化率对载波频偏捕获的影响,主要考虑一次变化率与二次变化率将严重限制低信噪比情况下对载波频偏估计时非相干累加的有效性;最后,在此基础上,提出了低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获的基于搜索空间压缩的谱线循环平移算法。对算法进行的Matlab仿真结果表明,其具有2~3 dB的改善增益,与最大似然算法相比,在性能仅有0.2 dB损失的情况下运算量大大减少。     

基于DSP的高动态接收机载波捕获跟踪技术

介绍了高动态GPS接收机的码捕获与载波跟踪的原理,设计了一种基于高速数字信号处理(DSP)技术的PLL FLL环混合全数字高动态载波跟踪技术方案,同时给出了一种在连续高动态下载波跟踪算法即基于交叠离散傅里叶变换的频率跟踪算法(ODAFC),并对此算法进行了仿真验证.仿真结果证明了该算法的正确性.     

高动态直扩信号快捕设计与FPGA实现

为了解决高动态直扩信号捕获速度与资源消耗的矛盾,分析了部分匹配滤波结合快速傅里叶变换（PMF-FFT）的捕获性能。针对PMF-FFT捕获范围有限且占用硬件资源过多的问题,采用递归折叠匹配滤波器代替常规匹配滤波器的方法大大节省了硬件资源,并行FFT保证了其捕获速度,同时采用扫频方法成倍增加了频偏捕获范围。给出了该方法的FPGA设计结构与实现结果,验证了该方法的有效性。与FFT循环卷积方法相比,在频偏捕获范围一定的前提下,所提方法捕获速度快,占用资源较少,非常适合高动态直扩信号的快速捕获。     

基于多波束抛物面天线的高动态目标角捕获

为了解决临近空间高动态目标的角度引导捕获问题,提出了基于多波束抛物面天线 的高动态目标角捕获方法与基于质心求解的目标指向成像技术。对于系统检测概率、检测时 间进行了理论分析与仿真验证,指出理论分析结果与实际系统存在不一致性。搭建了简化的 中频测试平台,对不同信号形式进行了测角成功概率的测试,为遥外测综合测控自跟踪系统 的建设提供了技术支撑。     

Ka频段馈源多波束引导概率分析

针对临近空间高动态飞行器的角度捕获引导问题,从馈源多波束引导与传统引导存在的差异入手,引入一次检测概率与持续检测概率的概念,并结合分组切换影响,设计给出馈源多波束系统引导概率分析方法。分析得出馈源多波束系统的四次引导概率能够超过99.5%,满足任务要求。该分析方法及给出的结论为Ka频段馈源多波束引导自跟踪的工程建设提供技术支持。     

高动态弱直扩信号的分级捕获算法

针对低信噪比高动态环境下直扩信号经典捕获算法中多普勒频偏估计精度和快速傅里叶变换（FFT）运算量的矛盾,提出了一种基于频偏补偿的两级非相干累加捕获算法。该算法以部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换（PMF-FFT）算法为单元,首先利用第一级频偏粗估值对多普勒频偏进行补偿,然后通过调整第二级PMF-FFT中部分匹配滤波器长度并利用滑动平均窗对残余频偏进行精估。理论分析和仿真结果表明,与经典捕获算法相比,该算法在FFT运算点数相同的条件下,可以有效地提高多普勒频偏估计精度,并且在高动态环境下具有更好的检测性能。     

基于前向结构的高动态突发信号载波同步算法

为实现高动态突发通信系统载波快速同步,提出了一种新的基于前向结构的突发信号载波同步算法,采用多级处理方案分级实现多普勒变化率、多普勒频偏及载波相位的估计及恢复。理论分析及数值仿真表明,在高动态低信噪比条件下,新算法的载波同步信噪比损失小于1 dB,且对多普勒变化率及信号电平参数不敏感,实现复杂度低,能够满足高实时性应用需求。     

利用改进相频检测器实现大频偏M-PSK信号的快速载波同步

卫星通信中,接收机经常要在较大频偏下实现对M-PSK信号的载 波同步;频偏较大的条件下,使用锁相环对信号进行载波同步需要较长的捕获时间,而且如 果频偏超出锁相环捕获范围,将无法实现捕获。基于传统的相频检测器,提出了一种改进方 案,通过增加相频检测器的“保持”区间,增大了频偏较大时相频检测器输出的直流分量, 从而可以更快地实现对频偏的捕获。仿真结果表明,该方案可以帮助锁相环实现更大的频偏 捕获范围和更快的捕获速度。     

低信噪比高动态条件下基于FFT的二维平移累加PN码捕获算法

针对低信噪比高动态条件下直接序列扩频（DSSS）系统中PN码捕获的问题,提出了基于FFT 二维平移累 加的PN码捕获算法。首先对现有的PN码捕获技术进行了分析,然后研究了时变的载波频偏与 码频频偏对PN码捕获的影响,在此基础上,提出了基于FFT二维平移累加的PN码捕获算法。 算法的基本思想是对相关器输出的相关值在载波频偏不确定度与码相位不确定度同时进行平 移,从而消除相关峰“漂移”现象,增大非相干累加的有效性。给出了采用此算法的捕获系 统结构图,并对关键参数进行了分析。最后,通过仿真表明了该算法对捕获系统有6 dB的改 善。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器（FQFD）算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

基于离散傅里叶变换的高动态突发信号检测及频率估计

针对高动态突发通信应用环境,提出了一种新的基于频率域的突发信号检测及载波频偏估计算法,通过一次离散傅里叶变换（DFT）实现突发信号存在性检测及频率估计,并与经典Power-Law算法进行了比较。仿真结果表明：在低信噪比条件下,新算法检测信噪比门限改善超过1 dB,频率估计均方根误差小于符号率的1‰,并且对载波频偏及信号电平动态不敏感,实现结构简单,适合实时处理及工程应用。     

调频遥测信号载波频率的精确估计

传统调频遥测信号载波频率估计算法对输入信号降采样后直接进行快速傅里叶变换,实现方法虽然简单,但测量精度较差,无法适应高动态、低信噪比等复杂场景。为此,提出了一种调频遥测信号载波频率的精确估计算法。两并联补偿支路先分别采用正、负调频频率对输入信号进行频率预先补偿,低通滤波后完成降采样处理,削弱调频频率的频谱影响;频率搜索状态对采样数据进行载波多普勒变化率的频率补偿,经过快速傅里叶变换、非相干积分和频谱重心搜索完成频率解算,提高载波频率的检测性能。试验与分析表明,所提算法在高动态、低信噪比等复杂场景下可显著提高调频遥测信号载波频率的估测性能。     

基于改进DFT相位差的正弦波频率估计

针对基于离散傅里叶变换（DFT）相位差的正弦波频率估计方法对频偏敏感的问题,提出了一种改进DFT相位差频率估计方法。首先推导了DFT相位差法频率估计的均方误差,然后提出了基于Rife插值的改进DFT相位差频率估计方法,较好地解决了正弦波频率估计对频偏敏感的问题。仿真实验结果表明,改进方法在各种频偏下均能取得较高的估计精度,估计性能接近克拉美罗限（CRLB）。